Как выбрать оборудование для производства печатных плат?

Особенности профессионального широкоформатного печатного оборудования

Ежегодно на территории «Экспоцентра» проводится серия профессиональных мероприятий. Среди них выставка «Реклама», гостями и участниками которой являются представители предприятий Российской Федерации и стран СНГ.

Широкоформатное печатное оборудование делится на:

материалы для внешнего использования;
технику для внутренней фотопечати;
инженерные машины для распечатки САПР и ГИС бумаг.

Печатное оборудование – основной элемент полиграфического производства, без которого невозможен рекламный бизнес. Современные машины выполняют широкий спектр работ. Речь идет о приборах для цветной печати и дупликаторах.

В наличии специальные разновидности процессов, для которых создано особое широкоформатное печатное оборудование, это:

шелкография;
тампопечать;
термография;
тиснение фольгой;
термоперенос.

Наносить картинку можно не только на бумажные изделия, а почти на все материалы, применяемые в рекламной индустрии. Даже металл сегодня поддается подобной обработке. Чем лучше приборы, используемые предприятиями, тем выше качество выпускаемой продукции.

Печатное оборудование для типографии является наиболее важным компонентом. От надежности приборов зависит качество итоговой продукции.

Ни глубокий смысл книги, ни оригинальный дизайн, ни уникальный переплет не спасут товар, если он будет отпечатан на некачественной технике. Используемое оборудование определяет уровень типографии.

Выставка печатного оборудования предложит вниманию гостей широкий ассортимент машин, переносящих краску с формы на запечатываемую поверхность.

Широкоформатная печатная техника делится на устройства для печати:

глубокой;
офсетной;
трафаретной;
флексографской;
комбинированной.

Отдельно выделяют цветное цифровое печатное оборудование и ризографы.

Большинство отечественных компаний пользуются приборами для офсетной печати. Их достоинства заключаются в высокой скорости процесса и простоте эксплуатации техники.

Рынок печатного оборудования предоставляет множество моделей машин этой категории. Данный способ принято считать наиболее производительным и эффективным. С его помощью выпускаются картонные упаковки, каталоги, буклеты, брошюры, визитки и прочее.

Оборудование для печатной продукции листовой офсетной разновидности славится такими преимуществами, как универсальность по толщине обрабатываемого материала и возможность отпечатки плоскости любого размера.

Для управления техникой разработаны централизованные пульты. При необходимости можно совершить интеграцию с допечатными машинами. Это очень удобно для работы производства.

Продажа печатного оборудования рулонного типа тоже не стоит на месте. Области применения приборов: газетная, журнальная, книжная печать. Отличительная черта устройств – высокая производительность. Некоторые модели полностью автоматизированы.

Смена материала, прием готовой продукции происходит без постороннего вмешательства. Офсетное печатное оборудование лидирует по всем признакам: качество, стоимость, скорость процесса, удобство эксплуатации, простота в уходе.

Сегодня популярностью пользуется цифровая техника. Для вывода картинки на форму применяется электронный массив данных. Промежуточные стадии при работе с машинами отсутствуют.

Многие модели характеризуются бесконтактным процессом и управляются с помощью компьютера. Этим методом создаются прайсы, листовки, бланки и т.д.

Современное печатное оборудование представлено на сегодня флексографической техникой. Процесс происходит с применением гибких рельефных форм. Почти вся упаковочная продукция выпускается с применением устройств: бумажные изделия, фольга, полимерные пленки и др.

Возможно, вам также будет интересно

На российском рынке представлена актуальная отраслевая база производителей и поставщиков печатных плат 2022 года. Данный рынок уже второй год демонстрирует рост в части отечественного производства. Так, в 2020 году в стране было произведено более 26 млн печатных плат, что на 26,5% превысило показатели 2019 года. По данным 2021 года только за один месяц (май) российские

Введение Программная среда Multisim предоставляет большое количество виртуальных инструментов, предназначенных для генерации тестовых сигналов, а также для измерений и исследования поведения разрабатываемых электрических схем. Виртуальные приборы Multisim — это программные модели контрольно-измерительных приборов, которые соответствуют реальным. Использование виртуальных приборов в Multisim (осциллографов, генераторов сигналов, сетевых анализаторов и т. д.) — простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании

В Proteus можно разрабатывать как простейшие аналоговые устройства, так и сложные системы на микроконтроллерах. В статье рассматривается моделирование схем микроэлектронных устройств на базе однокристальных микроконтроллеров AVR семейства Mega. В частности, передача данных через последовательный интерфейс SPI между устройствами, которые сконфигурированы как Master и Slave, а также инструменты отладки программы инициализации микроконтроллера AVR в Proteus 8.1. Статья может быть интересна как профессиональным разработчикам, так и молодым специалистам.

Проверка качества и контроль работоспособности платы

После производства электронной печатной платы и установки всех компонентов выполняется проверка качества автоматическими методами для контроля правильности нанесенных дорожек и смонтированных компонентов, а также на отсутствие разрывов электропередающих линий и коротких замыканий. Оптический метод контроля качества выполненных печатных плат происходит с помощью камер высокого разрешения для выявления замыканий, лишнего или избыточного припоя, искажение формы плат или смещения компонентов после изготовления платы. Так же производится обязательный контроль импеданса печатных плат и электроконтроль.

Главная –
Микросхемы –
DOC –
ЖКИ –
Источники питания –
Электромеханика –
Интерфейсы –
Программы –
Применения –
Статьи

Виды печатной продукции

Печатная продукция сегодня выступает одним из главных двигателей продаж товаров и услуг. Для производства печатной продукции в типографиях не обойтись без наличия печатного оборудования.

Печатная продукция подразделяется на несколько групп:

Представительская. В эту группу входят визитки, конверты, блокноты, фирменные бланки. Как правило, представительская продукция является лицом компании, указывает на ее стиль и основные принципы работы. На готовых экземплярах используется фирменный знак или логотип компании.
Книжно-журнальная. В основном издается большими тиражами и печатается в крупных типографиях. К этой группе относятся: журналы, книги, учебники.
Рекламная. Это самая многочисленная группа, в которую входят листовки, рекламные флаеры, буклеты, каталоги, брошюры, афиши, плакаты, этикетки, постеры.
Календарная. Включает в себя многофункциональные виды продукции. Все календари подразделяются на настенные, настольные, перекидные, карманные. Среди компаний пользуются популярностью календари, на которых изображена реклама продукции или услуги фирмы.

Оператор печатного оборудования

Именно на операторе лежит ответственность за выпуск тиража в нужном объеме в установленные сроки.

Независимо от типа и сложности печатного оборудования, должностные обязанности оператора печатного оборудования состоят в следующем перечне работ:

предварительная подготовка материалов и оборудования;
выполнение процесса печатания;
проведение техобслуживания и мелкого ремонта печатных устройств.

Опытный оператор контролирует весь процесс печатания: от начала до конца. При необходимости оператор может провести корректировку настройки используемого оборудования, если этого требует производственный процесс.

Проектирование печатных плат и формирование технологического маршрута.

Для решения этой задачи можно использовать систему UCAM, включающую в себя возможности проектирования, обработки данных и проверки технологичности производственного процесса.

Программа подготовки данных UCAM содержит в себе весь необходимый набор инструментария для обработки данных и контроля производственного процесса, а также возможности вывода данных для электрического и оптического контроля печатных плат, лазерных плоттеров, сверлильных и фрезерных станков и оборудования прямого нанесения рисунка. Параметры продукции могут содержаться в формате общей управляющей базы данных, либо в различных форматах других систем CAD/CAM.

Программа подготовки данных UCAM содержит в себе автоматизированный технологический процесс обработки данных, таким образом, исключая трудоемкий процесс редактирования. Например: самообучаемая функция загрузки списка апертур, функции проверки для поэтапной обработки данных или мультиплицирования.

Классификация изготавливаемых изделий

В зависимости от свойств диэлектрика:

изделия, выполненные из жесткого материала;
изделия из гибкого материала.

В зависимости от количества слоев платы печатные бывают:

однослойные (ОПП): платы, которые имеют исключительно один слой электропроводящей фольги, наклеенной на одну сторону диэлектрической пластины;
двухслойные (ДПП): платы, у которых на обеих сторонах диэлектрического материала сформирована электропроводящая схема;
многослойные (МПП): платы, имеющие не только два внешних слоя токопроводящего материала, но и несколько слоев внутри диэлектрической пластины. Такие платы являются высокотехнологичными изделиями, в которых внешние слои служат для закрепления на них и соединения между собой по схеме электронных компонентов, а внутренние — для устройства полигонов питания и межслойных соединений.

По технологическим особенностям:

платы, выполненные на алюминиевых подложках;
выполненные под SMD монтаж;
МП платы со скрытыми и глухими отверстиями;
высокочастотные платы;
печатные платы-трансформаторы.

AOI (Автоматизированная система оптического контроля)

AOI (Automated Optical Inspection) – это устройство, которое обнаруживает типичные дефекты, встречающиеся в сварочном производстве, на основе оптических принципов. AOI – это новый тип тестовой технологии, который появляется, но быстро развивается, и многие производители внедрили тестовое оборудование AOI.

Во время автоматической проверки машина автоматически сканирует печатную плату через камеру, собирает изображения, сравнивает испытанные паяные соединения с квалифицированными параметрами в базе данных, после обработки изображения проверяет дефекты на сборке печатной платы и отображает дефекты через дисплей или автоматические знаки / Пометьте его для ремонта обслуживающим персоналом.

Используйте высокоскоростную и высокоточную технологию обработки изображений для автоматического обнаружения различных ошибок монтажа и дефектов пайки на платах печатных плат.

Платы печатных плат могут варьироваться от плат с мелким шагом и высокой плотности до крупногабаритных плат с низкой плотностью, и могут быть предоставлены решения для онлайн-контроля для повышения эффективности производства и качества сварки.

Используя AOI в качестве инструмента для уменьшения количества дефектов, ошибки могут быть обнаружены и устранены на ранних этапах процесса сборки для достижения хорошего управления процессом. Своевременное обнаружение дефектов позволит избежать отправки неисправных плат на последующий этап сборки. AOI снизит затраты на ремонт и предотвратит утилизацию неисправных печатных плат.

Производство и сборка печатных плат

Процессы сборки печатных плат и производства печатных плат часто путают. Процесс производства печатных плат NEXTPCB включает в себя проектирование и создание прототипа печатной платы, тогда как процесс сборки печатной платы означает исключительно установку и присоединение различных компонентов к печатной плате.

Требования к сборке печатной платы

Для сборки печатных плат требуются следующие компоненты и оборудование:

Печатная плата:
Вам понадобится первичная печатная плата, на которой вы будете собирать компоненты.

Электронные компоненты:
Печатные платы содержат множество сложных электрических компонентов, включая резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и предохранители.

Материалы для пайки:
Припой – это металлический сплав, состоящий из олова и свинца, который плавится, а затем охлаждается для образования прочной связи.

Оборудование для пайки:
Обычно это включает в себя машину для пайки волной припоя и паяльную станцию, а также оборудование для поверхностного монтажа и монтажа в отверстия (в зависимости от того, что вы будете использовать).

Тестовое оборудование:
Тестирование важно, чтобы убедиться, что ваша печатная плата надежна и готова к отправке.

Когда будет готово все оборудование и электрические компоненты, можно приступать к процессу сборки печатной платы. Существует два типа технологий, которые можно использовать в зависимости от типов компонентов, которые должны быть установлены, а именно: технология поверхностного монтажа и технология монтажа в отверстия.

Технология поверхностного монтажа

Технология поверхностного монтажа (Surface Mount Technology, SMT) – это метод, с помощью которого более мелкие чувствительные компоненты, такие как транзисторы и диоды, устанавливаются непосредственно на поверхность печатной платы. Этот тип технологии обычно используется с компонентами, известными как устройства для поверхностного монтажа (Surface Mount Devices, SMD), которые также бывают трех типов:

Пассивные компоненты для поверхностного монтажа (резисторы, конденсаторы)
Интегральные схемы
Транзисторы, диоды

Технология монтажа в отверстия

Технология монтажа в отверстия (Through Hole Technology, THT) предполагает вставку выводов или проводов компонентов в отверстия, просверленные в печатной плате, и их фиксацию. Части выводов, выступающие с противоположной стороны печатной платы, припаиваются к контактным площадкам. Этот тип технологии в основном используется для компонентов со штыревыми выводами. Они бывают двух типов:

Компоненты с аксиальными выводами –проволочные выводы ориентированы в осевом направлении (по прямой) через компонент.
Компоненты с радиальными выводами – выводы расположены с одной стороны компонента, а не с противоположных концов.

THT используется для крупных компонентов, тогда как SMT используется для небольших компонентов, и потому полезна при монтаже миниатюрных печатных плат.
Компоненты THT имеют проволочные выводы, вставляемые в сквозные отверстия, которые припаиваются с противоположной стороны печатной платы, тогда как компоненты SMT не имеют выводов и вместо этого монтируются непосредственно на поверхность печатной платы.
Технология сборки SMT обычно автоматизирована, поскольку компоненты небольшого размера сложнее установить вручную. Поэтому такая технология идеально подходят для крупносерийного производства. С другой стороны, THT требует различных типов оборудования и, как правило, используется для более крупных и громоздких компонентов, которые можно установить вручную.
Технология SMT намного более совершенна, чем THT, и чаще используется при сборке современных печатных плат.

Выбор технологии формирования глухих отверстий

Глухие отверстия предпочтительнее
выполнять между наружным и ближайшими
внутренними слоями печатной платы. Задача
формирования – выполнить точное
заглубление сверла или фрезы не дальше
внутреннего слоя. Допуск на заглубление
определяется толщиной межслойной изоляции.
На рис. 5 показана структура слоев
многослойной печатной платы, позволяющая
определить величину заглубления и
требуемую точность.

Рис. 5. Структура четырехслойной печатной платы

Среди способов формирования глухих
отверстий сегодня известны: фотохимический,
состоящий в вытравливании глухих отверстий;
лазерный; плазмохимический или сверление.
Химические методы грешат возможными и
трудно устранимыми загрязнениями
электроизоляционного основания
многослойных печатных плат. Поэтому
предпочтительнее лазерный метод или
сверление печатных плат.

Лазерный метод особенно хорош тем, что
при использовании СО₂-лазера луч
выжигает только диэлектрик, останавливаясь
на меди внутреннего слоя. Однако для
лазерного формирования глухих отверстий
приходится предварительно вытравливать
окно для прохождения луча в фольге
наружного слоя. Кроме того, выбросы
продуктов сублимации из глухого отверстия
загрязняют поверхность платы и требуют
использования дополнительной операции
очистки.

Сверление глухих отверстий
отличается меньшей точностью. Оно требует
точной настройки станка на заглубление
сверла. Кроме того, если рисунок внутренних
слоев имеет неравномерную плотность по
площади печатной платы, возможна
разнотолщинность межслойной изоляции. Тем
не менее, отечественный опыт промышленного
изготовления рельефных плат, требующих
точного заглубления рельефа, указывает на
возможность использования метода
сверления. Для сверления глухих отверстий
целесообразно (по технико-экономическим
соображениям) использовать сверление с
нормированным заглублением.

Почему рынок электроники имеет высокий приоритет в России?

Бытовая техника, оборудование для связи и коммуникации, терминалов составляет основу импорта России в сфере электроники, экспорт связан с продажей вооружения. Развитие электронного производства в стране входит в число самых приоритетных отраслей.

Одной из причин этому является необходимость обеспечения конкурентоспособности электроники собственного производства и оснащение ею жизненно важных отраслей промышленности. Другая причина – стремление иностранных компаний завоевать эту нишу экономики и получить выгоду из-за наличия дешевой рабочей силы.

В связи с этим, эксперты прогнозируют рост производства электроники в ближайшей перспективе, несмотря на отсутствия серьезных инвестиций со стороны государства в отрасль. Этому способствуют:

создание благоприятных условий в стране на фоне общего экономического роста;
возрастание конкурентоспособности российских производителей;
стремительный рост рынка электроники создает предпосылки для привлечения вливаний финансовых средств из других отраслей;
желание развивающихся компаний расширить свой бизнес за счет реинвестиций прибыли.

Однако в сегменте бытовой электроники и производства компьютеров составить конкуренцию зарубежным компаниям пока трудно.

Реализуемые конструкции печатных плат

На рисунке 6 показана структура
многослойной печатной платы , реализуемая в
прототипном
производстве . Нет необходимости
говорить, что конструкция двухслойной (
двухсторонней ) проще в реализации и
доступнее для начала освоения производства.

Рис. 6. Типичная конструкция многослойной печатной платы для высокоинтегрированной элементной базы

Следовательно, прототипные
производства – лишь небольшая часть (модель)
полноценного промышленного производства
печатных плат. Такие
производства успешно функционируют и
обеспечивают нужный уровень качества,
рентабельность в выпуске опытных образцов,
отработку проектов для передачи продукции
в серийное
производство.

Если интерес производителя ограничен
двухслойными печатными платами, из этой
спецификации исключаются пресс
и оборудование
для очистки отверстий.

В таблице 4 представлен перечень
оборудования для прототипного
производства печатных плат

# п/п	Операция	Оборудование
1	CAD/CAM – технологическая подготовка производства (фотошаблоны, сверление, обработка по контуру, «сухое» изготовление плат)	Рабочее место и программное обеспечение для электронной обработки документации и формирования управляющих программ для оборудования
2		Фотоплоттер, темная комната, неактиничное освещение
3	Проявление, фиксация фотопленок	Кюветы, либо специальное фотонаборное оборудование
4	Сверление базовых отверстий по реперным знакам	Сверлильный станок с оптическим прицеливанием или специальная установка сверления базовых отверстий
5	Обеспечение работы сверлильных станков сжатым воздухом	Компрессор с ресивером
6	Нарезка заготовок стеклотекстолита	Гильотинные ножницы
7	Зачистка поверхностей печатных плат	Зачистная машина
8	Очистка фольгированных поверхностей в растворе активации	Кюветы для декапирования
9	Ламинирование фоторезиста	Ламинатор
10	Экспонирование фоторезиста	Устройство ультрафиолетового экспонирования
11	Проявление фоторезиста	Линия струйной обработки, заправленная содовым раствором
12	Травление рисунка внутренних и наружных слоев	Линия струйной обработки, заправленная кислым раствором хлорной меди
13	Удаление фоторезиста после травления	Линия струйной обработки, заправленная щелочью
14	Отмывка слоев от технологических загрязнений	Кюветы с дистиллированной водой
15	Контроль рисунка	Визуальный с бестеневой лупой или установка автоматической оптической инспекции ( AOI )
16	Прессование слоев многослойных печатных плат	Пресс или автоклав
17	Сверление сквозных (монтажных и переходных) отверстий	Сверлильный станок
18	Очистка сквозных отверстий после сверления	Медные кюветы
19	Прямая металлизация и гальваническое меднение сквозных отверстий	Линия прямой и гальванической металлизации
20	Контроль толщины металлизации	Прибор контроля металлизации вихретоковым методом
21	Нанесение отверждаемой композиции для маски	Установка сеткографической печати для паяльной маски
22	Горячее лужение, очистка отверстий от излишков припоя	Флюсователь заготовок, установка горячего лужения
23	Очистка поверхностей под осаждение контактных покрытий	Вибрационная полировочная машина
24	Гальваническое золочение на подслой никеля ламелей печатных разъемов	Установка гальванического золочения \ никелирования
25	Очистка воды для растворов	Бидистиллятор
26	Очистка промывных вод для замкнутого водооборота или сброса	Установка ионообменной очистки
27	Финишная отмывка плат от технологических загрязнений	Ванна ультразвуковой отмывки с подогревом
28	Корректировка растворов	Весы лабораторные квадрантные
29	Химический анализ и корректировка растворов	Комплект химической лаборатории
30	Комплект химикатов для работы в химических линиях, набор инструментов для сверления и фрезерования печатных плат	Растворы проявления, травления, снятия фоторезиста, концентраты для прямой и гальванической металлизации, инструмент.
31	Нанесение защитного покрытия
32	Упаковка готовых печатных плат	Установка вакуумной упаковки

Отдельно оценивается тестирующее
оборудование, необходимое для
электрического контроля многослойных
печатных плат. Для прототипного
производства наиболее подходит система «летающих
зондов» (Fly Probe). Она легко встраивается в
многономенклатурное производство. Также
для контроля используется установка автоматического
оптического контроля ( AOI ).

Выводы

Разнообразие предлагаемого в данный момент различными поставщиками оборудования может сбить с толку даже самого высококлассного специалиста-технолога

Самое важное — ясно представлять конечный результат, то есть что после приобретения оборудования должно измениться, какие будут выходные параметры процесса

Даже приобретя самое точное и дорогое оборудование различных производителей, можно столкнуться с тем, что оно не состыковывается в технологический процесс, например, размер фотошаблона не соответствует или не кратен стандартным размерам заготовок, применяемых на производстве. Система совмещения позволяет автоматически совмещать только один типоразмер, используемые расходные материалы (фотошаблоны, фоторезист, паяльная маска) не универсальны и их невозможно заменить на материалы другого производителя, конвейерная линия подготовки поверхности перед нанесением фоторезиста не способна обрабатывать тонкий фольгированный материал или установка экспонирования способна совмещать и экспонировать только внутренние или внешние слои, а паяльную маску — нет.

Чтобы не возникло подобной ситуации, при выборе оборудования для фотохимических процессов и для получения неизменно положительного результата необходимо:

Заказать экспертизу действующего производства с отчетом о реальном состоянии дел и объемом прогнозируемых необходимых инвестиций для достижения поставленной задачи.
Заказать технологическую предпроектную проработку модернизации производства электронный модулей, включающую обоснованный технологический процесс, цепочку технологического оборудования, технико-экономические показатели модернизированного производства, сроки окупаемости при различной загрузке и принятых схем финансирования (документ очень важен при принятии решения о финансировании или отказе в финансировании).
Заказать и получить информацию о базовых и расходных материалах, обеспечивающих необходимое качество производимой продукции и обеспечивающих высокий уровень рентабельности.
Выбрать компетентного поставщика оборудования, который осуществит внедрение и сопровождение технологического процесса с проведением пусконаладочных работ и вывода модернизируемого технологического процесса на заданный уровень по качеству и производительности.

Заключение

Поведем некоторые итоги:

1. Не следует искать в прототипном
производстве рентабельности для изготовления
печатных плат большими партиями. Оно
эффективно лишь в тех случаях, когда нужно быстро
(за два дня или даже за 6 часов) изготовить
партию опытных образцов печатных плат.

2. Представленный комплект оборудования
дает возможность изготовить опытные
образцы печатных плат, которые, будучи
собранными в электронный модуль, могут быть
поставлены на испытания для оценки
состоятельности проекта.

3. Эффект от возможности изготовления плат
4 класса сложности будет «смазан», если
этому классу не соответствует уровень сборочно-монтажного
производства.

4. Успешно
функционирующие прототипные производства
подтверждают право на существование. Они же
могут служить базой для обучения
специалистов и разработки мер по
подготовке и расширению производства.

Медведев А.М.

д.т.н, проф. МГАИ, заслуженный технолог РФ

журнал “Электронные компоненты” ,№5 2001г.

Литература

1. Локшин Ю.А., Медведев А.М.,
Производство электронных модулей в России.
Технологии и средства связи, 2000, №5.

2. Роскон-2001. IV Российская конференция
по печатным платам. Сборник трудов. С.-Петербург,
2001.

3. Цветков Ю.Б. Многослойные печатные
платы.